高能激光检测（激光频率梳呼气检测仪敏感度大幅提高）

高能激光检测（激光频率梳呼气检测仪敏感度大幅提高）早在2008年JILA的研究人员就展示了一个梳子呼气检测仪的原型，但当时没有进一步开发。由于未来有可能在抗击新冠肺炎里进行进一步试验，他们现在重新聚焦这一检测仪。“我们对此非常乐观也很自信，会始终致力于将这项技术推向真正的医疗应用，”Ye说。研究人员还表示，用同样的仪器检测另外六种化学物质也可行——甲醛、乙烷、硫化羰、乙烯、二硫化碳和氨。此外，将梳状激光进一步扩展到红外线，将大大扩展检测能力，并能够识别数百种微量呼吸化学物质。经过多次验证以及精细设计，便携式设计的梳状系统可以提供实时、无创的人体呼吸分析，以检测和监测疾病。JILA系统通过测量激光频率梳来回通过镜像玻璃管中呼吸样本时吸收的光的颜色和数量来为化学物质“录入指纹”。最近他们对该系统进行了升级，包括将光谱分析从近红外波段转向中红外波段，在中红外波段更多的分子吸收光；光学涂层和其他几种技术的进步，以实现高达万亿分之一的检测灵敏度。N

江苏激光联盟导读：

研究人员将频率梳呼气检测仪的灵敏度提高了一千倍，可以检测出更多的疾病生物标志物，或可有望用于抗疫。

研究生QIZHONG LIANG在调整JILA的频率梳呼气检测仪，该仪器根据呼吸样本试管内吸收的光的颜色和数量来识别与疾病相关的分子

由美国标准与技术研究所(NIST)和科罗拉多大学博尔德分校联合运营的JILA的科学家已经将他们十年前的频率梳式呼气检测仪的灵敏度提高了一千倍，并且可以检测出更多的疾病生物标志物——甲醇(CH3OH)、甲烷(CH4)、水(H2O)和半重水(HDO)，现阶段有四种，未来种类会逐渐扩大。JILA是唯一一家发表过梳子呼气检测仪研究的机构。该研究发表在《 Proceedings of the National Academy of Sciences》上。

经过多次验证以及精细设计，便携式设计的梳状系统可以提供实时、无创的人体呼吸分析，以检测和监测疾病。JILA系统通过测量激光频率梳来回通过镜像玻璃管中呼吸样本时吸收的光的颜色和数量来为化学物质“录入指纹”。

最近他们对该系统进行了升级，包括将光谱分析从近红外波段转向中红外波段，在中红外波段更多的分子吸收光；光学涂层和其他几种技术的进步，以实现高达万亿分之一的检测灵敏度。

NIST/JILA研究员Jun Ye和David Nesbitt解释道：“该研究十分具有价值，也具有可信度。我们借此对大量志愿者的这些健康状况指标进行了全面分析。例如，在甲烷指标的帮助下我们可以发现实验者的肠道问题。”

研究人员还表示，用同样的仪器检测另外六种化学物质也可行——甲醛、乙烷、硫化羰、乙烯、二硫化碳和氨。此外，将梳状激光进一步扩展到红外线，将大大扩展检测能力，并能够识别数百种微量呼吸化学物质。

早在2008年JILA的研究人员就展示了一个梳子呼气检测仪的原型，但当时没有进一步开发。由于未来有可能在抗击新冠肺炎里进行进一步试验，他们现在重新聚焦这一检测仪。“我们对此非常乐观也很自信，会始终致力于将这项技术推向真正的医疗应用，”Ye说。

呼吸研究中最广泛使用的分析技术是气相色谱-质谱结合，该技术可以检测数百种呼出的分子，但工作较为缓慢，需要几十分钟。美国美国食品药品监督管理局批准的大多数光学呼吸测试通常只检测到一种化学物质。

呼吸分析是频率梳的主要医疗应用。梳状系统结合了宽光谱覆盖、高分辨率和高灵敏度，有可能同时检测数十种化学物质。除此之外，梳状系统还有个优点——不需要化学试剂和复杂的实验室设施。Ye和Nesbitt现在正与其他研究人员合作，设计一种紧凑型呼气检测仪。

来源： NIST和Q. Liang Y.-C. Chan P.B. Changala D.J. Nesbitt J. Ye and J. Toscano. Ultrasensitive multispecies spectroscopic breath analysis for real-time health monitoring and diagnostics.Proceedings of the National Academy of Sciences.

DOI: 10.1073/pnas.2105063118

江苏激光联盟陈长军原创作品！